1.7-管路计算.ppt

1.7 管路计算管路计算管路管路简单管路简单管路 复杂管路复杂管路 没没有有分分支支或或汇汇合合的的管管路路，管管径径可可以以相同也可以不同。相同也可以不同。存在流体的分流或合流的管路存在流体的分流或合流的管路分支管路、并联管路分支管路、并联管路 1.7.1 管路的类型和计算方法管路的类型和计算方法已有公式：已有公式：常用的三种计算：常用的三种计算：(2)给给定定流流量量、管管长长、所所需需管管件件和允许压降，计算和允许压降，计算管路直径管路直径(3)已已知知管管道道尺尺寸寸，管管件件和和允允许许压压强强降降，求求管管道道中中流流体体的的流流速速或流量或流量直接计算直接计算d、u未知未知试试差差法法迭代法迭代法 Re无无法法求求无法确定无法确定(1)已已知知流流量量和和管管器器尺尺寸寸，管管件件，计算计算管路系统的阻力损失管路系统的阻力损失1.7.2 简单管路简单管路1、稳稳定定流流动动，通通过过各各管管段段的的质质量量流流量量不不变变，对对不不可压缩均质流体，则体积流量不变，即可压缩均质流体，则体积流量不变，即 2、整个管路的总摩擦损失、整个管路的总摩擦损失为各管段及各局部摩擦损失为各管段及各局部摩擦损失之和，即之和，即 简单管路的特点简单管路的特点 1 1 2 2分析阻力对管内流动的影响分析阻力对管内流动的影响pApBpaF11 22 AB将阀门将阀门F开度减小，定性分析以下各流动参数：开度减小，定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数管内流量、阀门前后压力表读数pA、pB、摩擦损摩擦损失失hf（包括出口）如何变化？包括出口）如何变化？解：解：1-1面和面和2-2面（出口截面外测）间有：面（出口截面外测）间有：不变不变不变不变1-1面和面和2-2面（出口截面外测）间有：面（出口截面外测）间有：不变不变不变不变所以，所以，摩擦损失摩擦损失hf（包括出口）不变包括出口）不变 设初值设初值求出求出d、u比较比较计计与初值与初值是否接近是否接近是是否否修正修正试差法计算过程试差法计算过程例题：例题：钢管的总长为钢管的总长为100m，用以输送，用以输送20的水，已知的水，已知水的流率为水的流率为27m3/h。要求输送过程中摩擦阻力不大于。要求输送过程中摩擦阻力不大于40Nm/kg，试确定输送管路的最小直径。已知，试确定输送管路的最小直径。已知20时时水的密度水的密度=998.2kg/m3，粘度，粘度=1.00510-3PaS。解：管径用流率公式计算，即解：管径用流率公式计算，即 (1)其中流速其中流速u为允许的摩擦阻力所限制，即为允许的摩擦阻力所限制，即 (2)式中式中为为u和和d的函数。故要用试差法求管径的函数。故要用试差法求管径d。(3)由于水在管道中流过时的由于水在管道中流过时的值约在值约在0.02-0.04左左右，故易于假设右，故易于假设值。值。将式将式(3)及及Re计算式整理成计算式整理成(5)(4)设设=0.03，由式，由式(4)算出算出由图查出由图查出=0.025，与假设值不符。，与假设值不符。取钢管绝对粗糙度取钢管绝对粗糙度=0.2mm，则，则由图查出由图查出=0.025，与假设值相符。因此，管内径，与假设值相符。因此，管内径应为应为78mm,查附录无缝钢管规格表，选用查附录无缝钢管规格表，选用(894.5)的无缝钢管。的无缝钢管。重新假设重新假设=0.025，由式，由式(4)算出算出校验：管内实际流速校验：管内实际流速由图查出由图查出满足要求。满足要求。例题：例题：如图所示的输送管路，已知进如图所示的输送管路，已知进料管口处的压力料管口处的压力p21.96104Pa(表压表压)，管子的规格为，管子的规格为603mm、直管长度、直管长度35m，管路上有，管路上有3个标准弯头、个标准弯头、1个个1/4关闸阀，管子绝对粗糙度为关闸阀，管子绝对粗糙度为0.2mm，高位槽内液面距进料管口中心的高度高位槽内液面距进料管口中心的高度z4.2m，液体的密度和粘度分别为，液体的密度和粘度分别为1100kg/m3和和1.710-3Pas。试问该管。试问该管路能达到多大的供液流量（路能达到多大的供液流量（m3/h）。）。解解:列截面列截面1-1到到2-2间的柏努利方程式，即间的柏努利方程式，即d=60-32=54mm，l=35m,=0.2mmZ1=4.2m，p21.96104Pa(表压表压)查：查：3个标准弯头阻力系数为个标准弯头阻力系数为0.7532.25 1个个1/4关闸阀的阻力系数为关闸阀的阻力系数为0.9代入数据，得代入数据，得(1)(1)设设=0.03，由，由(1)式算出式算出查图，得查图，得钢管相对粗糙度钢管相对粗糙度/d=0.2/54=0.0037所以，所以，与假设相符与假设相符1.7.3 复杂管路复杂管路并联管路的特点并联管路的特点1)主管中的流量等于各支管流量之和。主管中的流量等于各支管流量之和。(a)并联管路并联管路2)并联管路中各支管的并联管路中各支管的能量损失相等。能量损失相等。3)并联管路中各支管的流量关系为：并联管路中各支管的流量关系为：长而细的支管通过的流量小，能量损失大；长而细的支管通过的流量小，能量损失大；短而粗的支管则流量大，能量损失小短而粗的支管则流量大，能量损失小。分支管路的特点分支管路的特点COAB分支管路分支管路COAB汇合管路汇合管路1)主管流量主管流量=两支管流量之和两支管流量之和(b)分支或汇合管路分支或汇合管路不可压缩性流体不可压缩性流体2)单单位位质质量量流流体体在在两两支支管管流流动动终终了了时时的的总总机机械械能能与与能能量量损损失失之之和和相相等等，且且等等于于分分支支点处的总机械能。点处的总机械能。(b)分支或汇合管路分支或汇合管路将支路将支路1上的阀门上的阀门k1关小，流动参数将如何变化？关小，流动参数将如何变化？(1)总管流量总管流量V、支管支管1、2、3的流量的流量V1、V2、V3；(2)压力表读数压力表读数pA、pB。VV2、V3pA，pBEtA，EtB结论结论该支管内流量该支管内流量，总管流量，总管流量；其余支路流量其余支路流量，阀门上游压力阀门上游压力，下游压力，下游压力。支路中局部阻力系数支路中局部阻力系数，如阀门关小，如阀门关小这个规律具有普遍性。这个规律具有普遍性。